جنرال لواء

5 مشاكل مستعصية على الحل سوف تحلها الحوسبة الكمية

5 مشاكل مستعصية على الحل سوف تحلها الحوسبة الكمية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا قضيت أكثر من خمس دقائق على الإنترنت ، ومشاهدة الأخبار ، والبقاء على اطلاع دائم بالعالم ، فقد سمعت الإثارة المحيطة بالتطورات الأخيرة في تطوير أنظمة الكمبيوتر الكمومية.

الضجيج ليس مبالغًا فيه - إنه سيغير كل شيء حقًا. تمتلك أجهزة الكمبيوتر الكمومية القدرة على التفجير من خلال العقبات التي تحد من قوة أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، وحل المشكلات في ثوانٍ من شأنها أن تستغرق الكمبيوتر الكلاسيكي طوال حياة الكون فقط لمحاولة حلها ، مثل التشفير والتحسين والمهام الأخرى المماثلة.

وغني عن القول ، أن السباق مستمر الآن لتحويل أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى أدوات عملية يومية للأعمال والصناعة والعلوم من أجل اكتساب ميزة تنافسية.

حلول الحوسبة الكمومية لمشاكل الحوسبة الكلاسيكية

قد تتساءل عن ماهية الحوسبة الكمية التي تجعلها أقوى بكثير من الحوسبة التقليدية.

إذا كنت قد قرأت أي مقال عن الحوسبة الكمومية ، فسوف تكون قد سمعت كيف تستفيد الكيوبتات من تراكب الجسيمات دون الذرية - وهي العملية الميكانيكية الكمية التي تسمح للجسيم بأن يكون في مكانين في نفس الوقت - بحيث يمكن أن تكون البتات التقليدية 1 أو 0 ، يمكن أن تحتوي البتات الكمومية على 1 أو 0 أو كليهما في نفس الوقت.

هذا الجزء الأخير هو مفتاح قوة الحوسبة الكمومية. في الحوسبة الكلاسيكية ، يمكن للبت أن يخزن حالة واحدة فقط ، 1 أو 0 ، في أي وقت.

تقوم الكيوبتات في الواقع بتخزين تراكب كل حالة كمية ممكنة ، لذلك يمكن أن يحتفظ الكيوبت الواحد بقيمتين ثنائيتين في وقت واحد ، مما يعني أنه يمكن تنفيذ عملية واحدة على 2ن القيم في وقت واحد ، حيث n هو عدد البتات.

التشفير والأمن السيبراني

تعتبر مشكلة التحليل الأولي مشكلة بسيطة بمجرد أن تبدأ العمل مع حاصل الضرب شبه الأولي لعددين أوليين كبيرين جدًا.

يعني هذا الحد الحسابي أنه منذ تقديمه ، كان تشفير RSA عبارة عن ختم غير قابل للكسر بشكل موثوق يحمي الكثير من البيانات والاتصالات في العالم.

كمبيوتر كمي قوي بما فيه الكفاية؟ يمكنه كسر تشفير RSA المفتوح بسهولة نسبية باستخدام خوارزمية Shor. وقد أدى ذلك إلى الكثير من النقاش حول ما يجب فعله عندما يكون نظام التشفير الحالي معطلاً ، وليس إذا كان.

يجادل البعض في زيادة طول مفاتيح التشفير العامة طالما كان ذلك ضروريًا للتغلب على فك التشفير الكمي ، لكن البعض الآخر جادل باستخدام الحوسبة الكمومية نفسها لتأمين الاتصالات من طرف إلى طرف.

أظهر نيلز بور وماكس بورن وآخرون أنه عند الملاحظة ، ستنهار الموجة إلى موضع واحد في الفضاء حيث سيتم العثور على الجسيم نفسه. أظهر Heisenberg أيضًا أن عملية مراقبة الجسيم أدت إلى تعطيل الجسيم نفسه إلى حد ما فيما يتعلق بكمية المعلومات التي تم جمعها من الملاحظة.

بفضل التشفير الكمومي ، يمكن استخدام هذا السلوك نفسه لتأمين الاتصالات بشكل مثالي من التنصت أو الاعتراض ، لأن فعل اعتراض البيانات من شأنه أن يفسدها ، بحيث لا يتمكن الشخص الذي يعطل الجسيم من الحصول على معلومات قابلة للاستخدام منه ، ويمكن للمتلقي يتم تنبيهك إلى محاولة التنصت.

متجذرًا في طبيعة الجسيمات دون الذرية نفسها ، مثل هذا النظام سيكون غير قابل للكسر تمامًا ، بغض النظر عن مدى تقدم الكمبيوتر في محاولة كسر التشفير.

الخدمات المالية

لطالما كانت Fintech في طليعة التكنولوجيا ، ولا تختلف الحوسبة الكمومية.

منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، كانت إحدى الأدوات الأساسية في دراسة الاقتصاد هي النماذج المتطورة لسلوك السوق على أمل التنبؤ بأحداث مهمة ومدمرة للاقتصاد الأوسع.

يمكن توسيع هذه النماذج ، بفضل الحوسبة الكمومية ، لتشمل المزيد من المتغيرات بشكل ملحوظ ، وإنتاج نماذج أكثر دقة وزيادة قدرتها على التنبؤ.

بدمج هذه النماذج الأكثر تعقيدًا مع قدرة الحوسبة الكمومية على معالجة واسترداد البيانات من مجموعات بيانات كبيرة بشكل لا يصدق ، فإن هذه النماذج - التي سخر منها بعض النقاد باعتبارها تخمينًا غير علمي - قد تكون قادرة على عمل تنبؤات حول الأسواق التي يمكن أن يكون لها تأثير عالمي ضخم.

بحوث المخدرات وتطويرها

عندما يبحث الكيميائيون عن أدوية جديدة ، يختبر الكثير من عملهم مئات المتغيرات المحتملة في صيغة كيميائية من أجل العثور على الرغبات الخصائص اللازمة لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض.

هذه العملية عبارة عن تجريب والاكتشاف غالبًا ما يؤدي إلى وقت تطوير يزيد عن 10 سنوات قبل طرح دواء جديد في السوق - غالبًا بتكلفة مليارات الدولارات. يتم إجراؤه على أجهزة الكمبيوتر التي يتعين عليها دمج العناصر وإعادة تجميعها لاختبار النتائج.

مثل الأسواق المالية ، يمكن معالجة كل هذه المتغيرات بشكل متزامن بواسطة جهاز كمبيوتر كمي ، وسوف تقلل إلى حد كبير الوقت والتكلفة اللازمين لتطوير أدوية جديدة.

سلسلة الإمداد اللوجستية

لقد تم فهم أهمية الخدمات اللوجستية جيدًا عبر التاريخ ، من الجيوش إلى التجار ، ولكن أيضًا للعلماء وعلماء الرياضيات.

كانت محاولة تنسيق وتحديد الطريق الأكثر كفاءة لنقل البضائع إلى السوق أحد أكثر الأهداف مراوغة لكل من الأعمال والعلوم للأبد تقريبًا ، ولكن ليس أكثر من اليوم ، عندما يكون لدى الشركة سلاسل توريد عالمية للتعامل مع.

يندرج هذا ضمن فئة من المشاكل تسمى مشاكل التحسين وبشكل عام ، لا يمكن حلها باستخدام خوارزميات القوة الغاشمة ، حيث يتم حساب التباديل ومقارنتها واحدة تلو الأخرى. نظرًا لأن الكيوبتات عبارة عن تراكبات ، فإنها ستطبق أي عملية معينة على جميع القيم الممكنة التي يمثلها التراكب.

بدلاً من مليارات التريليونات من العمليات الفردية ، يمكن للحوسبة الكمومية أن تقلل من أصعب مشاكل التحسين وصولاً إلى عدد من العمليات حيث يمكن حتى للكمبيوتر الكلاسيكي أن يجد الإجابة المثلى بسرعة.

تحليل البيانات بشكل أسرع

ساعد انفجار الإنترنت ، والتقدم السريع في قوة الحوسبة ، والحوسبة السحابية ، وقدرتنا على تخزين بيانات أكثر مما كان يُعتبر ممكنًا قبل عقدين فقط من الزمن ، في تأجيج ثورة البيانات الضخمة في القرن الحادي والعشرين ، ولكن معدل جمع البيانات لا يزال ينمو بشكل أسرع من قدرتنا على معالجته وتحليله.

في الواقع ، تم إنتاج 90 بالمائة من جميع البيانات التي تم إنتاجها في تاريخ البشرية خلال العامين الماضيين.

مع استمرار تقدم الأدوات العلمية وتراكم المزيد من البيانات ، لن يتمكن الباحثون في مجال الحوسبة الكلاسيكية من معالجة التراكم المتزايد للبيانات.

لحسن الحظ ، دخل العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في شراكة مع Google ليوضحوا رياضيًا الطرق التي يمكن من خلالها لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، عند إقرانها بالتعلم الآلي الخاضع للإشراف ، تحقيق زيادات هائلة في سرعة تصنيف البيانات.

في حين أن النظرية فقط الآن ، بمجرد أن تتسع أجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل كافٍ لمعالجة مجموعات البيانات هذه ، يمكن لهذه الخوارزمية وحدها معالجة كمية غير مسبوقة من البيانات في وقت قياسي.

سباق تفوق الحوسبة الكمومية

من الطبيعي أن يدرك العالم تداعيات ظهور الحوسبة الكمومية العملية. الحكومات والشركات التي ابتكرت أول استخدام عملي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية سوف تبتعد بسرعة عن منافسيها لجني الفوائد الهائلة لأول المحرك لثورة الحوسبة الكمومية.

نتيجة لذلك ، تستثمر الحكومات بكثافة في أبحاث أنظمة الكمبيوتر الكمومية مثل عمالقة التكنولوجيا الرئيسيين مثل Google و IBM. من المتوقع أن تبدأ هذه التطورات في التأثير على المجالات الخمسة للاقتصاد التي نظرنا إليها خلال العقد المقبل ، وربما في وقت مبكر من عام 2020.

تقترب الحوسبة الكمومية العملية من الواقع بسرعة وبعد انطلاق ثورة الكمبيوتر الكمومي ، من الأفضل للبشرية أن تتراكم ، وستصبح جامحة.


شاهد الفيديو: لاتتاخر باللحاق بثورة ال QUANTUM COMPUTERS (قد 2022).